JP6059729B2 - 熱電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
・前記方法は、1つの基板を提供するステップを有し、この基板は、専ら電気伝導性で且つ熱伝導性の材料から成り、且つ少なくとも1つの隙間を有し、この隙間は、前記基板を、熱電素子の、高温側の基板領域と低温側の基板領域とに分割し、
・前記方法は、複数の熱電対を前記基板に装着するステップを有し、この場合、各熱電対が、前記高温側の基板領域上と前記低温側の基板領域上とに設置され、且つ前記高温側のこの基板領域と前記低温側のこの基板領域とに電気伝導性に且つ熱伝導性に結合され、
・前記方法は、筐体を取り付けるステップを有し、その結果、少なくとも各熱電対が包囲され、この筐体は、各熱電対の、前記高温側の前記基板領域と前記低温側の前記基板領域とに固着して結合され、
・前記方法は、複数の前記基板領域間の通電が、前記基板内の少なくとも1つの前記隙間によって阻止されるように、この基板の一部を分離するステップを有する。
熱電素子の支持部が、専ら電気及び熱を良好に伝導可能な材料から成るので、複数の熱電素子を一緒に、高温側又は低温側に導電性に結合するために、別々の結合パターンを設ける必要がない。さらに、当該支持部の熱を良好に伝導可能な材料が、当該結合パターン内の、当該支持部自体によって生成される吸熱及び放熱を改良する。特に、高い熱伝導率を有することによって、熱電素子の結合パターン内の吸熱及び放熱をさらに改良する金属が、電気及び熱を伝導可能な支持部用の金属として使用される。
1a 表面
1b 短辺部
1c 短辺部
1d 長辺部
1e 長辺部
1f 基板領域
1g 基板領域
1h 接触部
1i 湾曲線
1j 湾曲線
3 隙間
3a 第1部分
3b 第2部分
3c 第3部分
4 熱電対
4a p型半導体材料
4b n型半導体材料
5 筐体
6 電気接点
7 充填材
8 モジュール
8a プレート(高温側)
8b プレート(低温側)
Claims (12)
- 交互に高温側と低温側とに導電性に互いに結合されている、p型半導体材料とn型半導体材料とのそれぞれから成る少なくとも2つの熱電対(4)を有する熱電素子を製造するための方法において、
・前記方法は、1つの基板(1)を提供するステップを有し、この基板(1)は、専ら電気伝導性で且つ熱伝導性の材料から成り、且つ少なくとも1つの隙間(3)を有し、この隙間(3)は、前記基板(1)を、前記熱電素子の、高温側の基板領域(1f)と低温側の基板領域(1g)とに分割し、
・前記方法は、複数の熱電対(4)を前記基板(1)に装着するステップを有し、各熱電対(4)が、前記高温側の基板領域(1f)上と前記低温側の基板領域(1g)上とに設置され、且つ前記高温側のこの基板領域(1f)と前記低温側のこの基板領域(1g)とに電気伝導性に且つ熱伝導性に結合され、
・前記方法は、筐体(5)を取り付けるステップを有する結果、少なくとも各熱電対(4)が包囲され、この筐体(5)は、各熱電対(4)の、前記高温側の前記基板領域(1f)と前記低温側の前記基板領域(1g)とに固着して結合され、
・前記方法は、複数の前記基板領域(1f、1g)間の通電が、前記基板(1)内の少なくとも1つの前記隙間(3)によって阻止されるように、この基板(1)の一部を分離するステップを有する当該方法。 - 20μm〜500μmの範囲内の厚さを有する熱電対(4)が、前記基板(1)に装着されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板(1)の一部が、前記筐体(5)の取り付け後に分離されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 当該装着された基板(1)は、前記基板の一部を分離した後にその露出された基板領域を1つの湾曲線(1i)を中心にして湾曲されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 絶縁材から成る2つのプレート(8a,8b)が、間隔をあけて且つ互いに平行に配置され、前記基板(1)が、その高温側で前記2つのプレートのうちの一方のプレート(8a)に結合されていて、その低温側で前記2つのプレートのうちの他方のプレート(8b)に結合されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法で提供するための基板において、
・前記基板(1)は、専ら電気伝導性で且つ熱伝導性の材料から成り、
・前記基板(1)は、直方体状に形成されていて、
・前記基板(1)の前記表面(1a)は、その側面を短辺部(1b,1c)によって画定されていて、その高温側とその低温側とを長辺部(1d,1e)によって画定されていて、
・前記基板は、少なくとも1つの隙間(3)を有し、前記隙間(3)は、前記基板(1)を、前記熱電素子の、前記高温側の基板領域(1f)と前記低温側の基板領域(1g)とに分割し、
・前記基板(1)内の前記隙間(3)は、前記長辺部(1d,1e)に対して平行に延在する1つの第1部分(3a)を有し、
・前記基板(1)内の前記隙間(3)は、前記第1部分(3a)から前記低温側の前記長辺部(1e)の方向に延在する少なくとも1つの第2部分(3b)を有し、
・前記基板(1)内の隙間(3)は、前記第1部分(3a)から前記高温側の前記長辺部(1d)の方向に延在する少なくとも1つの第3部分(3c)を有し、
・前記第2部分(3b)と前記第3部分(3c)とは、互いにずらされて配置されていることを特徴とする基板。 - 交互に、高温側と低温側とに互いに導電性に結合されている、p型半導体材料とn型半導体材料とのそれぞれから成る少なくとも2つの熱電対を有する熱電素子であって、温度勾配が、前記熱電素子の、前記高温側と前記低温側との間に印加可能である又は検出可能である当該熱電素子において
・前記熱電素子は、この熱電素子の、その高温側に複数の支持部を有し、その低温側に複数の支持部を有し、これらの支持部は、専ら電気伝導性で且つ熱伝導性の材料から成り、且つ前記高温側の支持部と前記低温側の支持部との間にそれぞれ隙間を有し、前記高温側の支持部と前記低温側の支持部との間の通電が、前記隙間によって阻止され、
・各支持部が、平坦な装着面を有し、
・全ての支持部の平坦な装着面が、同一平面内に存在し、
・当該複数の支持部が、重なり合って接触しないように、これらの支持部は、少なくとも前記隙間により互いに間隔をあけて配置されていて、
・各熱電対が、前記高温側の支持部の装着面と前記低温側の支持部の装着面とに電気伝導性に且つ熱伝導性に結合されていて、
・前記熱電素子が、少なくとも1つの筐体を有し、前記筐体は、各熱電対の、前記高温側の前記支持部と前記低温側の前記支持部とに固着して結合されていて、当該各熱電対を包囲し、前記熱電対と、前記筐体とが、前記高温側の支持部と前記低温側の支持部の相対位置を確定することを特徴とする熱電素子。 - 前記熱電対は、20μm〜500μmの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項7に記載の熱電素子。
- 前記支持部は、可塑性又は弾性に変形可能な材料から成ることを特徴とする請求項7又は8に記載の熱電素子。
- 前記支持部の接触部(1h)が、前記筐体(5)によって包囲されていないことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の熱電素子。
- 前記接触部(1h)は、前記装着面の平面から湾曲されていることを特徴とする請求項10に記載の熱電素子。
- 請求項7〜11のいずれか1項に記載の少なくとも1つの熱電素子から成るモジュールにおいて、
前記モジュール(8)は、間隔をあけて且つ互いに平行に配置された2つのプレート(8a,8b)を有し、前記熱電素子は、その高温側で前記2つのプレートのうちの一方のプレート(8a)に結合されていて、その低温側で前記2つのプレートのうちの他方のプレート(8b)に結合されていることを特徴とするモジュール。
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